CN105032159A - 一种用MgO做脱硫剂的Claus尾气处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种用氧化镁做脱硫剂的Claus尾气处理工艺，属于硫磺回收技术领域。本方法将Claus硫磺回收装置的尾气焚烧，使尾气中全部非SO₂硫化物氧化为SO₂，利用氧化镁乳液吸收SO₂，经逆流吸收过程净化尾气排放；脱硫液通过pH调节、氧化、提浓、过滤、结晶步骤生成副产物MgSO₄·7H₂O晶体，作为工业原料或农业肥料。相对于其他Claus尾气处理方法，本方法工艺流程较短、建设投资小、运行成本低，运行过程能耗更小。

Description

一种用MgO做脱硫剂的Claus尾气处理工艺

技术领域

本发明涉及一种用氧化镁做脱硫剂的Claus尾气处理工艺，属于硫磺回收技术领域。

背景技术

Claus工艺是煤化工中必不可少的单元之一，主要用于处理煤化工过程中产生的H₂S气体。Claus工艺的原理是将H₂S与一定比例的空气或氧气混合燃烧，部分生成SO₂，然后使SO₂与未反应的H₂S在Claus反应器中在催化剂作用下发生氧化还原反应，生成单质硫。由于Claus反应受化学平衡的限制，以及初始阶段加入空气量无法精确控制，常规的Claus反应硫回收率不超过97％，因此尾气中仍含有部分未反应的SO₂和H₂S，以及发生副反应生成的少量COS和CS₂，必须通过后续处理才可以排放。

目前使用的Claus尾气处理技术主要有超级Claus工艺、超优Claus工艺。还原吸收法工艺等。超级Claus工艺是在传统的Claus工艺末端增加H₂S选择氧化反应器，使H₂S在催化剂作用下形成单质硫而回收；超优Claus工艺是在Claus工艺最后一级转化器内加入加氢还原催化剂，使SO₂还原为H₂S或S；还原吸收工艺将含硫化合物如SO₂、COS等经过加氢水解生成H₂S，通过吸收-解吸富集H₂S进入循环Claus转化器。尽管这些工艺都可以降低排放，达到回收硫的效果，但工艺过程流程长、建设投资大、运行费用及能耗较高，在运用上有一定的局限性。

氧化镁法是目前广受关注的脱硫方法之一，其基本原理是将氧化镁乳液加入吸收塔中使其与含SO₂的废气逆流接触，生成亚硫酸镁及亚硫酸氢镁，吸收液经过氧化、提浓、过滤、干燥结晶等工序可以得到七水硫酸镁晶体，后者可作为化工原料出售。

相比于现有的Claus尾气脱硫工艺，氧化镁法工艺有很大优势：1)我国氧化镁资源丰富，且镁矿矿石品位高，生产的氧化镁品质好，价格低，可以为镁法脱硫工艺保证物美价廉的原料；2)镁法脱硫副产物可用于制革、***、肥料、造纸、瓷器、印染料、铅酸蓄电池等工业及作为肥料和饲料使用，增加了脱硫工艺的经济效益；3)在保证脱硫效率的前提下，镁法脱硫工艺相对催化法和还原吸收法，其工艺流程较短、建设投资小、运行成本低，运行过程能耗更小。

发明内容

本发明提供一种新的Claus尾气处理方法，在保证脱硫效率的同时可以有效简化工艺过程、节省建设投资、减少运行费用和能耗。

本发明具体采用如下技术方案：

一种用氧化镁做脱硫剂的Claus尾气处理工艺，属于硫磺回收技术领域，其特征是，包括如下步骤：

1)氧化镁粉末通过输送设备送至消解槽内，加水溶解及加热搅拌制成Mg(OH)₂乳液；

2)Claus硫磺回收装置的尾气经过焚烧，将尾气中全部非SO₂硫化物氧化为SO₂；

3)焚烧后的尾气进入逆流式喷淋塔内，与Mg(OH)₂乳液逆向接触，脱除SO₂后的尾气经吸收塔顶部排入大气，净化尾气排放，SO₂与Mg(OH)₂反应生成MgSO₃/Mg(HSO₃)₂，通过控制脱硫液pH、脱硫液温度、液气比实现SO₂的完全吸收，提浓步骤产生的水回收进入吸收装置内，并通过控制尾气出口温度，实现吸收装置内的水平衡，无需额外补充新鲜水；

4)调节MgSO₃/Mg(HSO₃)₂混合液pH至6～6.5，通入空气继续氧化生成MgSO₄，经提浓、过滤、结晶析出粗晶粒的MgSO₄·7H₂O。

主要反应如下：

MgO+H₂O→Mg(OH)₂······································(1)

H₂S/S_X/COS/CS₂······+O₂→SO₂····························(2)

SO₂+Mg(OH)₂→MgSO₃····································(3)

MgSO₃+SO₂+H₂O→Mg(HSO₃)₂······························(4)

MgSO₃/Mg(HSO₃)₂+O₂→MgSO₄+H₂O·························(5)

本发明的技术关键点：

1)反应过程中应通过控制溶液的pH，尽可能多地获得Mg(HSO₃)₂，减少MgO的消耗量；

2)正确地控制反应后的排烟温度，实现***中H₂O的平衡，不需额外补充新鲜水；

3)控制空气流量，保证MgSO₃/Mg(HSO₃)₂完全氧化；

4)控制脱硫液浓度、冷却速率、搅拌速率、结晶终止温度等，保证结晶速率及MgSO₄·7H₂O结晶符合工业标准。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1)不受平衡吸收的限制，可以获得理论上的100％硫吸收率；

2)作为脱硫剂的MgO在吸收后通过氧化、结晶工序合成MgSO₄·7H₂O结晶，可作为农业肥料或用于造纸、制革印染料等工业；

3)提浓步骤产生的水回收进入吸收装置内，并通过控制尾气出口温度，实现吸收装置内的水平衡，无需额外补充新鲜水。

4)与现有技术冗长的工艺过程相比，流程大大缩短、建设投资、运行成本和能耗降低。

具体实施方式

一种用氧化镁做脱硫剂的Claus尾气处理工艺，其特征是，包括如下步骤：

1)氧化镁粉末通过输送设备送至消解槽内，加水溶解及加热搅拌制成Mg(OH)₂溶液；

2)Claus硫磺回收装置的尾气经过焚烧，将尾气中全部非SO₂硫化物氧化为SO₂；

3)焚烧后的尾气进入逆流式喷淋塔内，与Mg(OH)₂乳液逆向接触，脱除SO₂后的尾气经吸收塔顶部排入大气，净化尾气排放，SO₂与Mg(OH)₂反应生成MgSO₃/Mg(HSO₃)₂，通过控制脱硫液pH、脱硫液温度、液气比实现SO₂的完全吸收，提浓步骤产生的水回收进入吸收装置内，并通过控制尾气出口温度，实现吸收装置内的水平衡，无需额外补充新鲜水；

4)调节MgSO₃/Mg(HSO₃)₂混合液pH至6～6.5，通入空气继续氧化生成MgSO₄，经提浓、过滤、结晶析出粗晶粒的MgSO₄·7H₂O。

主要反应如下：

MgO+H₂O→Mg(OH)₂······································(1)

H₂S/S_X/COS/CS₂······+O₂→SO₂····························(2)

SO₂+Mg(OH)₂→MgSO₃····································(3)

MgSO₃+SO₂+H₂O→Mg(HSO₃)₂·····························(4)

MgSO₃/Mg(HSO₃)₂+O₂→MgSO₄+H₂O·························(5)。

Claims (4)

1.一种用MgO做脱硫剂的Claus尾气处理工艺，属于硫磺回收技术领域，主要用于Claus尾气治理。

2.如权利1所述的Claus尾气处理工艺，其特征是：提浓步骤产生的水回收进入吸收装置内，并通过控制尾气出口温度，实现吸收装置内的水平衡，无需额外补充新鲜水。

3.如权利1所述的Claus尾气处理工艺，其特征是：控制脱硫液pH为6-6.5，从而实现对尾气中SO₂的吸收，尾气排放符合标准，同时最大程度节约脱硫剂的使用。

4.如权利1所述的Claus尾气处理工艺，其特征是：控制脱硫液浓度、冷却速率、搅拌速率、结晶终止温度等，保证结晶速率及MgSO₄·7H₂O结晶符合工业标准。